Chương 1. TỔNG QUAN về sự điều chỉnh thông số modun của đất Tổng quan về lý thuyết liên quan đến chuyển vị tường chắn hố đào sâu. Các công trình nghiên cứu về quan hệ biến dạng và modun biến dạng Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PP PTHH) -3- Ở đây ta sử dụng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để phân tích ngược theo mô hình Mohr-Coulumb.
PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG Giới thiệu về điều kiện địa chất và số liệu quan trắc của dự án ngân hàng Thái Lan, ở Bangkok. Dùng kết quả chuyển vị ngang của tường chắn được mô phỏng bằng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để so sánh chuyển vị ngang của tường theo quan trắc. Với kết quả này ta sẽ thấy xu hướng biến đổi modun biến dạng của đất theo các bước thi công và có kể đến mức độ chuyển vị ngang của tường chắn. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết quả phân tích ở chương 3.
Đưa ra xu hướng giảm modun biến dạng của đất theo mức độ chuyển vị của tường.TỔNGQUAN VỀ SỰ ĐIỀU CHỈNH THÔNG SỐ MODUN CỦA ĐẤT 1. TỔNG QUAN Việc dự báo chính xác sự thay đổi giá trị modun biến dạng ứng với ứng suất và biến dạng của đất rất khó khăn vì đất là mô hình phi tuyến. Còn trong phân tích bằng PP PTHH là mô hình đẳng hướng nên chỉ thuận tiện cho việc thay đổi giá trị modun biến dạng theo độ sâu.[3] Ở Bangkok, địa chất khu vực đồng bằng châu thổ bên dưới có lớp đất sét biển rất yếu. Đây là vấn đề cần quan tâm khi xây dựng công trình ở đây.
Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu sức chống cắt và đặc điểm cố kết của đất sét yếu ở khu vực này. Mặt khác, việc thiết kế và thi công các công trình ngầm yêu cầu người thiết kế phải có hiểu biết về ứng xử của lớp đất yếu này và đảm bảo biến dạng của công trình ngầm nhỏ hơn 1%.1Mặt cắt đất nền ở Bangkok -5- 1. THÔNG SỐ MODUN CỦA ĐẤT Hiện nay, mô phỏng đặc trưng quan hệ ứng suất - biến dạng của đất chủ yếu dựa vào phân tích sử dụng PP PTHH. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để mô phỏng tương thích nhất ứng xử quan hệ ứng suất - biến dạng của đất.
Mà ứng xử của đất quá phức tạp nên việc đơn giản hoá bài toán là cần thiết. Như một quy luật, độ cứng lớn ở biến dạng nhỏ và giảm dần dần để vật liệu bắt đầu biến dạng và nó sẽ đạt giá trị ngưỡng tại một số biến dạng lớn.1 Khoảng biến dạng theo modun chống cắt G (Mair, 1993)[19] Biểu đồ 1.2 Giá trị Eu kinh nghiệm, Duncan & Duchigani, 1976. [15] -6- 1600 Times 2000 1900 Eu/Su 1800 1700 1200 1600 1500 1400 0.7 1300 500 1200 1000 E'max 1100 900 Undrained Kw/K' 500 analysis 800 0.3 350 60 700 Eu/Su Su 500 Eu/Su 0.5 SAGA-CRISP 500 250 100 E'max Exvacation Works, In Japan Eu/Su 200 400 Exvacaion Eu/Su(FVS) 40 E'/Su 300 Embankment 200 15 200 70 Bangkok 100 Thuc nghiem Date 1964 1981 1987 1988 1990 1997 2000 Japan Sage-Crisp GHI CHÚ Bjerrum Bergado Simpson Britto and Gunn Balasubramaniam and Bremet Hock, Soft Clay Akino, 1990; Ochi, 1994; Siff Clay Bowels Hock, Stiff Clay Akino, 1990; Tatsuoka, 1992; Shigehiko, 1999. In Japan Hình 1.2 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus[14][15][19] -7- Times 2000 2000 1900 1800 1600 1700 E/Su 1600 Mohr-Coulumb 1500 Used FEM 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 800 850 700 Eu/Su Eu/Su Stiff Clay 600 500 500 500 400 Eu/Su 400 Soft Clay 400 250 Eu/Su 300 Eu/Su Soft Clay 300 200 E/Su(FVS) 200 100 Eu/Su Date and 1975 1988 1989 1991 1995 1995 Location GHI CHÚ Sivadran, at NNH, 4m depths Heluin, used FEM to analysis Bowels, Soft Bangkok Clay Vucetic and Dobry Chaiseri and Parkison, Top down Viggiani and Atkinson construction with diaphragm wall.
10 m depth Viggiani and Atkinson at MRTA station, 20 m depth Hình 1.3 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus cho hố đào sâu ở đất nền Bangkok[15] Để xác định độ cứng đàn hồi dựa trên thuộc tính của sức chống cắt không thoát nước Su với độ sâu sử dụng quan hệ thực nghiệm của modulus Young đàn hồi không thoát nước.Eu=αSu được đề xuất bởi Bjerrum (1964). -8- Các kết quả nghiên cứu từ các công trình thực tế Dự án đại học Thamasart[1] Dự án sử dụng tường diaphragm wall với độ sâu đào là 20m. Kết quả phân tích ngược so với quan trắc tương thích khi chọn modulus Eu/Su=500 cho đất sét yếu và chọn modulus Eu/Su=2000cho đất sét cứng. Dự án công trình ngầm Dingdang và Dự án khu phức hợp Sathorn cho kết quả tốt với khoảng biến động ở trên.
[1] Trong dự án Metropolitan Rapid Trasnit (MRT) northern thi công bởi Cambridge In-situ of Little Eversden (1997) có kết quả ở chuyển vị cắt 0.2% cho G/Su =160 và Eu/Su=480. Còn ở chuyển vị cắt 0.1% cho G/Su =340 và Eu/Su=1020. [15] Độ cứng của đất sét mềm từ kết quả thí nghiệm nén ngang cho kết quả trùng khớp với phân tích ngược (Hình 1. Nhưng thí nghiệm nén ngang của đất sét cứng lại cho kết quả độ cứng thấp hơn so với phân tích ngược (Hình 1.
Phein-wej và cộng sự (1996) phân tích từ dữ liệu chuyển vị thực tế của một số dự án hố đào sâu ở Bangkok cho cả hai loạitường cọc bản thép và tường vây bêtông cốt thép. Thì cho kết quả, tường cọc bản thép có khoảng chuyển vị lớn nhất nằm khoảng 1~2% độ sâu của hố đào. Tường vây betong cốt thép chuyển vị lớn nhất không vượt quá 0.5% độ sâu của hố đào. [19] Ou và cộng sự (2000) quan trắc chuyển vị nền của công trình gây ra bởi quá trình thi công hố đào theo phương pháp top down với tường vây bêtông cốt thép.Hệ thống quan trắc tổng quát được thiết lập trong quá trình đào công trình Taipei National Enterprising Center (TNEC), họ đã quan trắc độ lún dọc, biến dạng ngang và biến dạng cắt.
Biến dạng dọc trục tăng theo độ sâu hố đào, cao nhất đạt 0.5% chiều sâu của hố đào tại bước thi công 13 (hố đào có sàn ở độ sâu 19.7m tính từ mặt đất tự nhiên. Trong khi biến dạng cắt lớn nhất và biến dạng ngang lớn nhất đạt được xung quanh 0.6% chiều sâu hố đào ở bước thi công 13. Tuy nhiên, quá trình đào hoàn toàn không thoát nước với thể tích không đổi. Dựa vào sự theo dõi -9- hiện trường đất phía sau tường có thể tích không đổi trong khi đào, nó có thể là do cố kết hay ứng xử từ biến của đất.4 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét mềm Bangkok Hình 1.5 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét cứng Bangkok -10- Khảo sát chuyển vị của tường vây cứng (diaphragm wall).
Phân tích theo mô hình ứng suất hữu hiệu, MIT-E3 (Whittle và Kavvadas, 1994), mô tả sự thay đổi các thông số phụ thuộc K0chosét quá cố kết. Thực hiện trên mẫu đất sét xanh Boston, USA. Điều kiện ban đầu và tổng hợp thông số địa kỹ thuật (b). Trình tự đào Hình 1.6Mô hình hình học, điều kiện thanh chống và trình tự đào -11- Hình 1.6 (a) cho thấy các thông số thay đổi của mô hình hướng đến là chiều dài tường, độ sâu hố đào, khoảng cách đặt các thanh chống theo phương đứng và phương ngang.
Nghiên cứu sự thay đổi các thông số này để xem xét sự ảnh hưởng của từng thông số lên chuyển vị ngang của tường và độ lún nền xung quanh.7So sánh đặc tính nén của đất với dữ liệu quan trắc ở Nam Boston Bảng 1.1Thuộc tính kỹ thuật của BBC từ mô hình đất MIT-E3 Tham số Ký hiệu OCR = 1.0 Tỷ số áp lực ngang nén 3 trục Ko 0.00 Tỷ số sức chống cắt không suTC/’vo 0.10 thoát nước trên cắt trực tiếp Modulus cắt cát tuyến tại = G0.1/’vo 80 105 120 Tỷ số ứng suất cắt đỉnh* h/’vo 0.77 Biến dạng cắt tại ứng suất đỉnh p (%) 3.0 Biến dạng phẳng chủ động Tỷ số sức chống cắt không suPSA/’vo 0.20 thoát nước Biến dạng dọc trục tại đỉnh ap (%) 0.0 Biến dạng phẳng bị động Tỷ số sức chống cắt không suPSP/’vo 0.52 thoát nước Biến dạng dọc trục tại đỉnh ap (%) >10 >10 >10 * suDSS/’vo= suDSS/’vo -12- Thuộc tính kỹ thuật của mô hình đất được sử dụng trong phân tích được trình bày ở Bảng 1.1có hệ số OCR thay đổi.8 thể hiện ảnh hưởng của chiều dài tường đến độ lún nền và chuyển vị ngang của tường ứng với các chiều sâu tường là L=40m và 20m. Khi đào đến các cấp đào H=2.5m cho đất OCR=1. Khi chiều sâu tường tăng dẫn đến chuyển vị ngang của tường giảm. Còn độ lún nền không bị ảnh hưởng nhiều bởi thay đổi chiều dài tường.9 xét đến ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống theo phương đứng.
Kết quả là khoảng cách thanh chống ảnh hưởng đáng kể đến độ lún nền xung quanh và cả chuyển vị ngang của tường. (b) chuyển vi ngang của tường Hình 1.8 Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét (a) Độ lún nền -13- (b) Chuyển vị ngang của tường Hình 1.9Ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét Hình 1.10 Ảnh hưởng khoảng cách thanh chống cho chuyển vị lớn nhất của tường và moment uốn Ghaboussi và Sidarta, 1997, dựa vào mô hình NN (Hệ thống thần kinh - Neural net work) và NANN (Hệ thống thần kinh tương thích - Nested Adaptive Neural Network). Phân tích bằng phương pháp số so với quan trắc. Công trình trên đất cố kết thường của mẫu sét xanh Boston.
Kích thước mô hình mô phỏng là nữa chiều rộng B/2=20m, tường vây cứng dày 0. Có chiều dài tường là L=40m.11 Mô hình đối xứng, độ dày tường vây là 0. Bề rộng của hố đào và thông số độ cứng của tường được nghiên cứu.12Kích thước mô hình hố đào Bảng 1.2 Thuộc tính mô hình Cam-Clay cải tiến sử dụng tổng hợp quan trắc, trên đất cố kết thường với K0=0.53 (Hashash) Thuộc tính mô hình eo ’TC 2G/K Giá trị 0.13 sử dụng mô hình NN qua các bước đào 2.5m cho kết quả chuyển vị ngang của tường và độ lún nền lớn hơn quan trắc khoảng 1.5 lần khi chưa thay đổi thông số modulus của đất. Sau đó tiến hành biến đổi thông số modulus của đất sao cho tương thích với bước đào đến 2.5m, rồi từ chuyển vị ngang của tường (Hình 1.14) tương thích cho cả 5 bước đào còn lại.
Biến đổi tương tự cho độ lún của nền xunh quanh (Hình 1. Kết quả sát với quan trắc chỉ sau 4 bước biến đổi thông số của mô hình.
